1992 年 5 月拍摄的航天飞机拍摄的坦博拉火山图像（假彩色）。1815 年喷发的火山口清晰可见。今天（4 月 10 日）是地球有记载以来最大火山喷发 200 周年纪念日。印度尼西亚坦博拉火山在 1815 年的喷发是一次在随后的几年里改变了全球气候的爆炸，并且被认为是引发革命和迁移的导火索。超过 70,000 人直接死于该事件，而数万甚至数十万人可能因与坦博拉火山对全球影响相关的疾病和饥荒而死亡。那么，这次喷发到底有多大，为什么如此难以衡量其规模呢？现在，已经有很多精彩的文章介绍了坦博拉火山喷发 200 周年，涵盖了诸如其对气候和文化的影响，像坦博拉火山这样的喷发可能如何影响现代世界，以及世界将如何为未来的坦博拉级喷发做准备。甚至连《Nature Geoscience》杂志也刊登了关于坦博拉火山和火山灾害减缓的专题。与其重述这些文章，我不如来谈谈这次喷发的背景——以及主要关于坦博拉火山 1815 年这次壮观喷发的大小。在我们有生之年，没有一次喷发能与坦博拉火山的规模和影响相提并论，一旦火山喷发达到如此规模，有时就很难真正领会它是一场多么巨大的地质灾难。喷发出了多少物质？ 坦博拉火山喷发的坦博拉火山喷发产生了 175 立方公里的火山碎屑（主要是火山灰和其他火山碎屑）。175 立方公里约等于 6.2 x 10^12 立方英尺。这有多少呢？嗯，你可以把波士顿芬威球场所有比赛场地的表面都埋在 81,544 英里（131,322 公里）深的火山灰下。这个距离足以绕地球两圈。你可以把罗德岛州埋在 183 英尺（55 米）深的火山灰下，或者把新加坡埋在 805 英尺（245 米）深的火山灰下。火山学家倾向于不根据火山碎屑的体积来比较火山喷发，因为所有这些碎屑大部分都是空气。相反，会进行计算，将这些松散的碎屑转换为致密的岩石当量。这代表了喷发的岩浆量。对于坦博拉火山，这 175 立方公里的火山碎屑相当于约 50 立方公里的岩浆（因此碎屑与岩浆的比例约为 3.5:1）。50 立方公里将坦博拉火山归类于约 7,700 年前俄勒冈州马扎马火山/火山口湖的喷发（换句话说：很大，非常大）。与 20 世纪最大的喷发——1912 年阿拉斯加卡特迈火山的喷发——相比，坦博拉火山喷发的岩浆量是其 3.8 倍，火山灰和碎屑是其 2.9 倍。你也可以看岩浆的质量。最近在冰岛霍卢赫劳恩熔岩区的喷发产生了微不足道的 1.4 立方公里，比坦博拉火山少了 35 倍。如果使用岩浆的密度，你会得到大约 150 千兆吨的岩浆——也就是 1.5 x 10^17 公斤的岩浆！这相当于超过 510 亿枚土星 V 号火箭，25 亿艘衣阿华级战列舰，或 2200 万座胡佛大坝。喷发速度有多快？ 坦博拉火山在非常短的时间内喷发了惊人的火山物质。整个喷发可能持续不超过约 3 天。高峰期，每秒可能喷发 3 亿至 5 亿公斤物质！这相当于每秒喷发超过 600 万个克里斯蒂亚诺·罗纳尔多（或者，如果你更喜欢棒球，那就是 390 万个巴特罗·科隆——他不像罗纳尔多那么苗条）。尼亚加拉瀑布马蹄形瀑布在高峰期，每分钟有 168,000 立方米的水流过。使用水的密度（1000 公斤/立方米），这相当于每秒 280 万公斤。因此，坦博拉火山喷发以质量计算，每秒的喷发量是尼亚加拉瀑布处理量的 178 倍。就这些吗？ 在 1815 年的喷发过程中，岩浆并非坦博拉火山喷出的唯一物质。当岩浆上升时，会释放其中溶解的气体。在坦博拉火山这样灾难性的喷发中，这些火山气溶胶会被灾难性地释放出来。在 1815 年的喷发中，火山释放了 60 太克（Tg，或 10^12 克）的硫，100 太克（Tg）的氯（以 HCl 形式）和 70 太克（Tg）的氟。使用与岩浆相同的比较方法，这相当于约 262,000 枚土星 V 号火箭的硫和氟，以及约 437,000 枚火箭的氯——所有这些都在短短几天内喷发出来。坦博拉火山释放的硫量是 1991 年皮纳图博火山喷发的 6 倍，但仅是 1783 年冰岛拉基火山喷发释放硫量的 58%。正是所有这些气溶胶，尤其是硫，导致了喷发后数年内世界各地看到的生动日落（见下图）和气候变冷。
奇切斯特运河的绘画，展示了坦博拉火山喷发的火山气溶胶造成的生动日落。J.M.W. Turner / 公共领域所有那些火山灰 喷发有两个主要阶段：初期的普林尼式喷发，随后是大量炽热火山碎屑的火山碎屑流沿着坦博拉火山的山坡咆哮而下。普林尼式喷发的火山灰羽流高达约 33 公里，可能峰值达到 43 公里。这样的羽流高度可以到达平流层深处，这意味着火山灰和火山气溶胶可以在全球风的带动下迅速传播。大多数商用飞机运行在约 10 公里（33,000 英尺）的高度，所以这个羽流比普通的波音 787 高 3-4 倍。这个羽流和随后的火山碎屑流将火山灰散布到该地区。即使是 200 年前发生的喷发，其火山灰的量和传播范围也难以重建。坦博拉火山周边超过 500,000 平方公里的区域覆盖着至少 1 厘米的火山灰——这相当于用一厘米厚的火山灰覆盖整个西班牙或两个俄勒冈州。这个数字的两倍可能至少被火山灰轻轻拂过，所以大约相当于覆盖整个哥伦比亚或两个加州。在距离坦博拉火山 400 多公里（约等于拉斯维加斯到凤凰城的距离）的巴纽旺义，降下了 23 厘米（9 英寸）的火山灰。这足以导致屋顶坍塌，尤其是与雨水混合后。巨大的爆炸意味着巨大的能量 像坦博拉火山这样的爆炸性喷发会释放巨大的能量。1815 年的事件粗略估计释放了约 1.4 x 10^20 焦耳的能量，持续了几天。一吨 TNT 释放约 4.2 x 10^9 焦耳的能量，所以这次喷发相当于 330 亿吨 TNT。这相当于 220 万颗小男孩（第一枚原子弹）的能量。美国每年使用的电力约为 1.17 x 10^20 焦耳（至少在 2007 年是这样），所以坦博拉火山在几天内释放的能量约等于美国一年总能源消耗量（或约占全球年能源消耗量的 1/4！）如果你想将其与其他地质事件进行比较，2004 年产生Boxing Day 海啸的印度尼西亚地震释放了约 110 拍焦耳（10^15 焦耳）的能量。这仍然使得坦博拉火山的能量比那次 9.3 级地震强约 1200 倍。后果
2008 年 6 月拍摄的坦博拉火山火山口边缘的景象。Paul Hessels / Wikimedia Commons 1815 年喷发前，坦博拉火山的高度可能为 4,300 米（约 14,100 英尺）。这大约与雷尼尔山*差不多。1815 年喷发最大的结果之一是形成了火山口——火山在喷发过程中掏空内部后，自己塌陷形成的一个巨大洼地（参见顶部的图像）。坦博拉火山火山口深约 1.2 公里，所以火山在可能一天之内损失了至少几公里的海拔高度。火山口的总容积约为 36 立方公里，这非常接近喷发的岩浆总量（50 立方公里），所以喷发期间形成的大部分坑洞都是消失的岩浆，这些岩浆现在已经作为火山灰散布在东南亚各地。（*雷尼尔山也可能是一个恰当的比较，因为该火山大部分已发生改变，因此可能容易发生塌陷。）有趣的是，尽管坦博拉火山喷发规模巨大，但关于直接后果的记录，尤其是火山灰的记录，大部分已经丢失。历史记录（众所周知是不完整的）中可能提到几毫米厚的火山灰，但在岩石记录中几乎从未保存下来。你可以在海底沉积物中找到一些这些细小的火山灰层，但并非总是如此。这意味着，即使是像坦博拉火山这样巨大的喷发，你也可能丢失了大部分产生的火山物质，所以如果你回去试图估算它有多大，你可能会严重低估它。在没有历史记录的情况下，可能发生过一些与 1815 年坦博拉火山一样大的喷发，但那些记录已经消失或至少部分被掩盖。想象一个巨大的火山喷发被时间的长河所遗忘可能很难，但地球表面的过程非常有效地抹去了这些记录。根据地质记录的证据，未来 50 年内地球上发生类似坦博拉火山规模喷发的几率可能约为 10%，而且很可能来自印度尼西亚的一座火山。我们可能会认为坦博拉火山是过去的一个孤立事件，但火山并非如此认为。又一次坦博拉火山喷发将会发生，而且很有可能发生在我们的有生之年。我们是否做好了准备是另一回事，但我们可以肯定的是，我们还没有见过如此规模的喷发。选定的资料来源： Oppenheimer C (2003) 有记录以来最大已知历史喷发的 the climatic, environmental and human consequences: Tambora volcano (Indonesia) 1815. Progress in Physical Geography 27:230–259. doi: 10.1191/0309133303pp379r Self S, Rampino MR, Newton MS, Wolff JA (1984) Volcanological study of the great Tambora eruption of 1815. Geology 12:659. doi: 10.1130/0091-7613(1984)12<659:VSOTGT>2.0.CO;2
